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血液的动力学参数与血管的生理功能具有直接的联系，血液流速和血流量的无创可视化实时监测对心血管疾病的早期诊断、血行障碍的判定以及治疗方案的评估具有实际的临床价值，在生物医学领域具有极大的需求。超声多普勒血液流速检测系统具有无创、方便有效、实时显示、价格低廉等优势，已被广泛应用于测量人体的血液动力学参数。本文在深入学习血管内血液流动特征和超声脉冲多普勒血流测量原理基础上，针对脉冲多普勒高频超声（大于20MHz）成像系统，提出了一种新的回波信号正交解调方案。并以Altera CycloneIII系列EP3C40F484C8型FPGA（FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列）芯片为控制核心实现全数字化信号处理方案的脉冲多普勒血液流速测量系统。系统的硬件结构按照实际功能可划分为超声发射激励电路、差分放大和高速A/D转换模拟前端电路、回波信号采集与处理的数字信号处理电路、计算机与FPGA间数据传输模块，以及用于频谱显示的人机交互控制模块。数字电路的实现方案使系统电路集成化、小型化、低噪声，稳定性和可靠性得到提高。系统软件主要包括FPGA内部通过VHDL语言实现的换能器激励模块、回波信号的正交解调和频谱分析等信号处理模块和USB3.0数据传输模块。脉冲多普勒频谱频移信号将传输至计算机端由VC实现的用户交互界面进行血流速度的频谱波形图进行显示。系统的算法均采用模块化结构设计，易于算法的升级和系统的扩展，可以满足不同的需求。FPGA的高速并行数字信号处理特点，也使系统的实时性得到提高。本文搭建了基于超声多普勒血流速度物理模型的实验平台，对系统的各个部分进行联合调试，并对其正确性进行试验验证。实验结果表明研究设计的基于FPGA的高频脉冲多普勒超声血液流速测量系统可以完成对血管内不同深度的血流进行实时检测，得到得到了流速的抛物线剖面图。同时高频超声拥有更高的空间分辨率使系统对慢速血流和微循环血管的检测也具有良好的性能，对评估小动物心血管功能和后续科学研究具有重要意义。